CN105860162A - 全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，属于橡胶技术领域,能够实现轮胎的绿色化生产，保证橡胶和钢丝的粘合力。所述全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物由下列重量份的原料制成：天然橡胶85‑95，异戊橡胶5‑15，炭黑60‑70，钴盐粘合剂0.6‑0.9，防老剂1.5‑3，硫化剂7‑8，氧化锌8‑10，促进剂0.5‑1，防焦剂0.2‑0.5，天然橡胶与异戊橡胶之和为100份。本发明全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物可用于全钢载重轮胎的带束层。

Description

全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物。

背景技术

子午线轮胎与斜交胎相比显示出巨大优越性，在西欧子午线轮胎发展得最早，发展速度也最快。早在1972年法国已经几乎100％子午化，到1989年末，西欧轮胎市场已经100％子午化。近年来，国内轮胎工业的发展迅速，在全钢载重子午线轮胎中带束层扮演者重要的角色，然而，轮胎工业的迅速发展也带来了环境的污染。传统的带束层配方通常使用间-甲-白粘合体系使橡胶和钢帘线更好的粘合，但间-甲-白体系中的间苯二酚或改性的间苯二酚以及释放甲醛的亚甲基给予体等均为有毒性的配合剂，它的使用使得在胶料和半成品生产过程中会产生对人体有害的气体，严重威胁职工的身体健康。为实现轮胎的绿色化生产，首先从取消污染性原材料入手。为了保护环境，不使用毒性原料的同时提高带束层的抗撕裂性能，保证橡胶和钢丝之间的粘合力的橡胶组合物配方至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，能够实现轮胎的绿色化生产，不使用甲醛、间苯二酚等，使用全新的高硫钴盐粘合体系，保证橡胶和钢丝的粘合力。

本发明的一方面提供了一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，由下列重量份的原料制成：天然橡胶85-95，异戊橡胶5-15，炭黑60-70，钴盐粘合剂0.6-0.9，防老剂1.5-3，硫化剂7-8，氧化锌8-10，促进剂0.5-1.0，防焦剂0.2-0.5，天然橡胶与异戊橡胶之和为100份。

优选的，所述天然橡胶为标胶20#或RSS3#；

优选的，所述异戊橡胶为人工合成的聚异戊二烯橡胶；

优选的，所述炭黑为低结构高耐磨炉黑N326

优选的，所述的钴盐粘合剂为硼酰化钴CN22.5；

优选的，所述的防老剂为N–(1，3二甲基丁基)–Nˊ苯基对苯二胺与2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉二者任意比例并用；

优选的，所述硫化剂为充油不溶性硫磺OT20；

优选的，所述氧化锌为间接法氧化锌；

优选的，所述的促进剂为N,N二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

优选的，所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。

本发明的另一方面提供了一种根据上述技术方案所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物的制备方法，胶料混炼分四段混炼，具体步骤如下：

S1：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速42r·min^-1，加料顺序为：天然橡胶、异戊橡胶、氧化锌、炭黑35份，提栓再混炼，排胶，排胶温度150-160℃，得到一段母胶，停放12小时；

S2：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速40r·min^-1，胶料顺序为：一段母胶、剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度140-150℃，得到二段母胶，停放12小时；

S3：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速为40r·min^-1；将二段母胶投入密炼机混炼，提拴再混炼，排胶，排胶温度控制在145℃以下，得到三段母胶，停放8小时；

S4：在N型密炼机中进行，转子转速20r·min^-1，加料顺序：三段母胶、硫化剂、促进剂、防焦剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度95～105℃。

本发明的又一方面提供了一种根据上述技术方案所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物在全钢载重轮胎带束层胶料中的用途。

本发明提供了一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，相比于现有技术而言，本发明所提供的橡胶组合物中选用天然橡胶和异戊橡胶作为主体胶种，取消了有毒性的间苯二酚或间苯二酚甲醛树脂或改性的间苯二酚等配合剂的使用，改善车间生产环境，杜绝胶烟对职工健康造成不良影响；本橡胶组合物不再使用传统的间甲白粘合体系，采用全新的钢帘线和橡胶的高硫粘合体系，所生产的胶料各项性能优异尤其是钢丝粘合力；使用该橡胶组合物生产的轮胎性能优异，质量稳定。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一方面提供了一种全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，由下列重量份的原料制成：天然橡胶85-95，异戊橡胶5-15，炭黑60-70，钴盐粘合剂0.6-0.9，防老剂1.5-3，硫化剂7-8，氧化锌8-10，促进剂0.5-1.0，防焦剂0.2-0.5；天然橡胶与异戊橡胶之和为100份。

在本发明所提供的上述实施例中，天然橡胶可以选择的是标胶20#或RSS3#；异戊橡胶可以是人工合成的聚异戊二烯橡胶；选择添加天然橡胶与异戊橡胶，能够杜绝半成品在停放过程中出现喷霜的情况，保证胶料的工艺粘性及成品胎质量的稳定性。

在本发明的一个实施例中，炭黑可以是低结构高耐磨炉黑N326，本实施例中选用的炭黑可适用于各种橡胶，对橡胶具有良好的补强性能，可赋予胶粒更高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性和弹性，主要用于需要高强度、高耐磨的橡胶制品。在具体选用上，可单独使用上述一种炭黑，当然，可以理解的是，炭黑种类繁多，本领域技术人员可利用其它种类炭黑在实际使用中进行等同替换，但从配方整体性考虑，选用上述所提供的炭黑种类可更好地协助本实施例中的天然橡胶和异戊橡胶在整体上发挥所期性能。

在本发明的一个实施例中，钴盐粘合剂可以选择硼酰化钴CN22.5，可以选择的是，硫化剂可以选择充油不溶性硫磺OT20，硫化剂使用大量的不溶性硫磺，钴盐粘合剂选择钴含量更高的钴盐粘合剂，通过硼酰化钴电离出的Co²⁺/Co³⁺催化S和钢帘线表面的Cu发生反应生成Cu_xS，Cu_xS可以在胶料/成品硫化过程中与胶料中的分子链发生交联反应，使橡胶与钢帘线之间通过Cu_xS更好的结合，从而提供优异的橡胶与钢帘线之间的粘合力。

在本发明的一个实施例中，本发明的防老剂可以选择N–(1，3二甲基丁基)–Nˊ苯基对苯二胺与2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉二者以任意比例配合使用，本实施例中列举了防老剂的具体种类，当然，所选种类并不局限于上述所列举的，但凡可实现等同效果的其它防老剂种类均可选用。本实施例中还具体给出当选用具体防老剂种类时所应添加的重量份，如上所述，所应添加的具体种类的重量份并不是固定不变的，结合配制需要，可对上述所给出的重量份进行微调。

在本发明的一个实施例中，氧化锌可以选择间接法氧化锌，促进剂可以选择N,N二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；防焦剂可以选择N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。本实施例中具体列出了氧化锌、促进剂和防焦剂的可选择范围，本领域技术人员均可根据需要进行调节或等同替换使用，但从配方整体性考虑，选用本实施例所提供的上述组分可更好地协助本实施例中的天然橡胶和异戊橡胶在整体上发挥所期性能。

在本发明的一个实施例中，全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物可由下列重量份的原料制成：天然橡胶95份、异戊橡胶5份、炭黑64.5份、硼酰化钴0.8份、防老剂6PPD 2份、防老剂RD 0.4份、不溶性硫磺OT20 7.5份、氧化锌9份、促进剂DZ 0.8份、防焦剂0.3份。

可以理解的是，本实施例只列举了能够获得性能更为优异的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物的其中一种配方，至于更多种的可行性配方，本领域技术人员可在上述提供的配方范围中根据实际情况进行调节，具体的，各组成成分的重量可以选择上述范围的任意数值，可精确至小数点后一位数。

本发明实施例的另一方面提供了一种根据上述任一项实施例所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物的制备方法，包括：

S1：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速42r·min^-1，加料顺序为：天然橡胶、异戊橡胶、氧化锌、炭黑35份，提栓再混炼，排胶，排胶温度150-160℃，得到一段母胶，停放12小时；

S2：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速40r·min^-1，胶料顺序为：一段母胶、剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度140-150℃，得到二段母胶，停放12小时。

S3：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速为40r·min^-1；将二段母胶投入密炼机混炼，提拴再混炼，排胶，排胶温度控制在145℃以下，得到三段母胶，停放8小时；

S4：在N型密炼机中进行，转子转速20r·min^-1，加料顺序：三段母胶、硫化剂、促进剂、防焦剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度95～105℃。

在上述步骤中，S1目的是提高橡胶塑炼效果，炭黑、氧化锌在胶料中初步分散；S2目的是将其他小药加入到胶料中，进行进一步混炼，同时使得炭黑和氧化锌在胶料中更好的分散；S3目的是胶料得到更加充分的混合，降低胶料的门尼粘度；S4终炼过程中，硫化剂和促进剂在较低温度加入，以免发生早期硫化，加入防焦剂能够增加胶料在制备半成品时的操作安全性。

本发明实施例的另一方面提供了一种根据上述任一项实施例所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物在用于全钢载重轮胎中的用途。在钢丝压延机上对全钢带束层胶料进行了半成品压延，在相同的压延线速度下，本发明组合物制备的绿色带束层胶料同普通带束层胶料半成品挤出温度、电流等指标没有明显变化，挤出半成品表面光滑无气泡，尺寸稳定。因为硫磺填充量较大，在半成品压延过程中需严格控制胶料温度。在成型使用过程中的接头工艺黏性比较好。

为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，以下将结合具体实施例进行说明。

实施例1全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物可由下列重量份的原料制成：天然橡胶95份、异戊橡胶5份、炭黑64.5份、硼酰化钴0.8份、防老剂6PPD 2份、防老剂RD 0.4份、不溶性硫磺OT20 7.5份、氧化锌9份、促进剂DZ 0.8份、防焦剂0.3份。

实施例2全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物可由下列重量份的原料制成：天然橡胶85份、异戊橡胶15份、炭黑60份、硼酰化钴0.6份、防老剂6PPD 1.1份、防老剂RD 0.4份、不溶性硫磺OT20 7份、氧化锌8份、促进剂DZ 0.5份、防焦剂0.2份。

实施例3全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物可由下列重量份的原料制成：天然橡胶95份、异戊橡胶5份、炭黑70份、硼酰化钴0.9份、防老剂6PPD 2份、防老剂RD 1份、不溶性硫磺OT20 8份、氧化锌10份、促进剂DZ 1.0份、防焦剂0.5份。

性能测试

现有技术中，常规使用的全钢载重子午胎带束层橡胶组合物的配比为：天然橡胶100份、炭黑41.5份、白炭黑10份、氧化锌8份、防老剂6PPD 2.5份、粘合剂RA 5份、间苯二酚0.7份、间苯二酚r-80 1份、癸酸钴1.2份、不溶性硫磺5份、促进剂DZ 1.4份、防焦剂0.14份；

采用上述方法分别对上述实施例1-3所制备得到的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物1-3进行性能测试，结果见表1：

表1

经测试发现，使用本发明的组合物生产带束层胶料得到的全钢载重轮胎，生产的速度级别为K的12R22.5规格的试验轮胎与使用对比例带束层胶料生产的同规格的轮胎相比，室内机床性能明显占优势，参见表2：

室内性能	高速	常规耐久
			本发明轮胎	跑至130km/h后损坏	跑134h后损坏
对比例轮胎	跑至110km/h后损坏	跑98h后损坏

表2

Claims (9)

1.全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，由下列重量份的原料制成：天然橡胶85-95，异戊橡胶5-15，炭黑60-70，钴盐粘合剂0.6-0.9，防老剂1.5-3，硫化剂7-8，氧化锌8-10，促进剂0.5-1，防焦剂0.2-0.5，天然橡胶与异戊橡胶之和为100份。

2.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，所述天然橡胶为标胶20#或RSS3#；所述异戊橡胶为人工合成的聚异戊二烯橡胶。

3.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，炭黑为低结构高耐磨炉黑N326。

4.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，所述的钴盐粘合剂为硼酰化钴CN22.5。

5.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，所述的防老剂为N–(1，3二甲基丁基)–Nˊ苯基对苯二胺与2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉二者任意比例并用。

6.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，所述硫化剂为充油不溶性硫磺OT20。

7.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物，其特征在于，所述氧化锌为间接法氧化锌；所述的促进剂为N,N二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。

8.权利要求1-7任一项所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物的制备方法，其特征在于，胶料混炼分四段混炼，具体步骤如下：

S1：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速42r·min^-1，加料顺序为：天然橡胶、异戊橡胶、氧化锌、炭黑35份，提栓再混炼，排胶，排胶温度150-160℃，得到一段母胶，停放12小时；

S2：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速40r·min^-1，胶料顺序为：一段母胶、剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度140-150℃，得到二段母胶，停放12小时；

S3：在E型捏合型密炼机中进行，转子转速为40r·min^-1；将二段母胶投入密炼机混炼，提拴再混炼，排胶，排胶温度控制在145℃以下，得到三段母胶，停放8小时；

S4：在N型密炼机中进行，转子转速20r·min^-1，加料顺序：三段母胶、硫化剂、促进剂、防焦剂，提栓再混炼，排胶，排胶温度95～105℃。

9.权利要求1-7任一项所述的全钢载重轮胎带束层环保橡胶组合物在全钢载重轮胎中的应用。